JP2003287608A - 拡散反射板の製法 - Google Patents

拡散反射板の製法

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JP2003287608A JP2002280839A JP2002280839A JP2003287608A JP 2003287608 A JP2003287608 A JP 2003287608A JP 2002280839 A JP2002280839 A JP 2002280839A JP 2002280839 A JP2002280839 A JP 2002280839A JP 2003287608 A JP2003287608 A JP 2003287608A
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Chih-Ming Lai
Yichun Wong
▲イツ▼君 翁
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奇璋 廖
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 透過率制御の可能なフォトマスクを用い、１
工程の露光プロセスにより所望の傾斜面を形成させるこ
とのできるグレースケール露光を利用した拡散反射板の
製法を提供する。 【解決手段】 グレースケール露光により形成されたフ
ォトマスクパターンを有する透過性制御の可能なフォト
マスクを準備し、前記フォトマスクパターンが複数の微
小光透過ブロックと複数の微小遮光ブロックとをそれぞ
れ有する複数の領域に垂直に分割されており、前記各領
域の総面積に対する前記微小光透過ブロックの面積の割
合を段階的に変化させた透過率曲線を形成し、この透過
率曲線を制御することにより、拡散反射板上のフォトレ
ジスト層に所望の構造を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は拡散反射板（diffus
ive direct reflector）の製法に関する。とくに透過率
制御が可能なグレースケールマスクを用い、１つの工程
の露光プロセスでフォトレジスト層を所望の傾斜度に形
成することにより、所定の拡散反射板を作製することが
できる、グレースケール露光を利用した拡散反射板の製
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は理想的な拡散反射板の断面形状を
示す概略図である。図９に示されるように、理想的な拡
散反射板は、フォトレジスト層１１に角度がθ１の傾斜
面を有することにより、入射光ｒ１、ｒ２が下方の基板
１０に対し垂直方向に反射するようになることが望まれ
る。このようにして人の目に届く反射光ｒ１、ｒ２は、
最も明るいものとなる。さらに傾斜面上の凸部（bump）
により、ｒ１ａ、ｒ２ａで表わされるような適度な散乱
現象（astigmatistic effect）が生じて、視野角が広が
る。拡散反射板は、このような構造を有していることか
ら、反射映像と表面のグレア（glare）との分離および
視野角の増大といったディスプレイの要求を満たすこと
ができる。
【０００３】そして、これらの要求を満足するために、
図１０に示されるような２つの工程からなる露光プロセ
スが用いられている。図１０において、まず第１工程の
露光プロセスにより、角度をθ１とする傾斜面を形成さ
せる。ついで第２工程の露光プロセスにより、第１工程
の露光プロセスで形成された傾斜面を平滑化し、光の散
乱角度を調整する。図１０に示されるように、第１工程
の露光プロセスによる傾斜面構造の形成は、図１１に示
されるクロム膜よりなるフォトマスクを用いて、フォト
レジスト層を複数回露光させることにより行なわれる。
図１１に示されるようなフォトマスクは、それぞれが等
しい幅ａで、かつ等間隔Ａを有する複数個の細長状（st
rip）パターンを有している。実際には、１回の露光ご
とにフォトマスクをそれぞれ一定距離だけずらして、露
光量の増加または減少に応じた傾斜構造２１を形成させ
ている。露光量を増加または減少することによって、フ
ォトレジスト層上にそれぞれ異なる露光深さが形成され
る。この一定距離により、前回の露光深さが維持され、
また、露光が複数回行なわれることによりそれぞれ異な
った露光深さが形成されるが、この一定距離だけを移動
させることで、重複領域２２が形成される。こうして傾
斜面が形成される。しかし、この工程において形成され
た傾斜面は、階段状を呈するものであるため、散乱角度
を調整することはできない。
【０００４】そこで、所望の散乱角度への調整を可能と
するために、第２工程の露光プロセスを行ない、傾斜面
の各段部上に平滑面２３を形成する。第２工程の露光プ
ロセスにおいて望ましい傾斜面を得るため、つまり、１
０〜３０℃の散乱角度を形成するために、たとえば円形
や三角形などの各種のフォトマスクパターンを用いるこ
とができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た煩雑な露光プロセスは、時間とコストがかかるばかり
でなく、作製された反射板の品質に影響を及ぼすおそれ
もある。たとえば図９に示されるような理想的な反射板
に近づくように傾斜面を形成しようとすれば、その分だ
け第１工程の露光プロセスにおける露光回数を増やさな
ければならず、第２工程の露光プロセスにおける平滑化
工程をさらに困難にさせるという問題がある。
【０００６】一方、露光回数を減らせば、精度が低くな
り、光効率が劣るため、作製された反射板が低品質にな
るという問題がある。
【０００７】本発明は、叙上の事情に鑑み、透過率制御
の可能なフォトマスクを用いて、１工程の露光プロセス
により所望の傾斜面を形成させることができる、グレー
スケール露光を利用した拡散反射板の製法を提供し、プ
ロセスの簡便化、視野角の拡大およびコストの削減を図
ることを目的とする。
【０００８】また、本発明の他の目的は、透過率制御の
可能なフォトマスクを用いて、１工程の露光プロセスで
所望の傾斜面および凸部を形成させることにより、入射
光の反射角および散乱の範囲を調整することができる、
グレースケール露光を利用した拡散反射板の製造方法を
提供し、露光プロセスの生産性を高めることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の拡散反射板の製
法は、グレースケール露光により形成されたフォトマス
クパターンを有する透過性制御の可能なフォトマスクを
準備し、前記フォトマスクパターンが複数の微小光透過
ブロックと複数の微小遮光ブロックとをそれぞれ有する
複数の領域に垂直に分割されており、前記各領域の総面
積に対する前記微小光透過ブロックの面積の割合を段階
的に変化させた透過率曲線を形成し、この透過率曲線を
制御することにより、拡散反射板上のフォトレジスト層
に所望の構造を形成することを特徴とする。
【００１０】また、本発明の拡散反射板の製法は、基板
上にフォトレジスト層を形成する工程と、複数の微小光
透過ブロックと複数の微小遮光ブロックとをそれぞれ有
する複数の領域に垂直に分割し、これら各領域の総面積
に対する前記微小光透過ブロックの面積の割合を各領域
ごとに段階的に変化させ、この段階的に変化する特性に
よって透過率曲線を制御することができる透過率制御の
可能なフォトマスクパターンが形成されたフォトマスク
を準備する工程と、当該透過率制御の可能なフォトマス
クを介し、前記フォトレジスト層に対して露光および現
像を行ない、前記フォトレジスト層上に所望の構造を形
成する工程と、所望の構造を備えた前記フォトレジスト
層をベークする工程と、該ベークの工程が終了した前記
フォトレジスト層に、高反射性を有する金属層を被覆す
ることにより拡散反射板を形成する工程とからなること
を特徴とする。
【００１１】前記フォトマスクを用いる１工程の露光プ
ロセスによれば、透過率を段階的に変化させることによ
って所望の傾斜面を形成することができる。
【００１２】さらに、光散乱メカニズムを有する凸部を
フォトマスクパターン中に配置すれば、１工程の露光プ
ロセスのみで、傾斜面を呈し、かつ凸部を有するといっ
た所望の構造を形成することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の拡散反射板の製法を説明する。
【００１４】拡散反射板の作製プロセスは、従来技術と
ほぼ同じであり、基板上へのフォトレジスト層の形成を
含んでいる。この基板は、金属、ガラス、プラスチッ
ク、セラミック、シリコンウエハーまたはその他基板に
適した材料から作製される。フォトマスクを介して紫外
線を照射し、フォトレジスト層に対して露光を行なった
のち、現像液をフォトレジスト層にかけることで現像を
行なうと、傾斜状のフォトレジスト層が形成される。そ
して、この傾斜状のフォトレジスト層をベークして、高
反射率を有する金属層で被覆することにより、所望の傾
斜を有する拡散反射板が得られる。なお、このフォトマ
スクとは、本発明における透過率制御の可能なフォトマ
スクである。この透過率制御の可能なフォトマスクによ
って、従来技術のように２つの工程からなる露出プロセ
スは不要となり、１つの工程の露出プロセスのみでよく
なる。
【００１５】図１は本発明における透過率制御の可能な
フォトマスクパターンの一例を示す説明図である。図１
において、フォトマスクのパターンを、透過率の変化に
応じた４つの領域に大まかに分ける。なお、以下に述べ
る透過率とは、平均的な透過率のことを意味する。透過
率制御の可能なフォトマスクは、微小光透過ブロック
（micro transparent blocks）ＴＢと微小遮光ブロック
（micro dark blocks）ＤＢとの組み合わせを利用し
て、低から高へまたは高から低へと、透過率を連続的に
変化させて形成する。こうした配列は、微小光透過ブロ
ックＴＢおよび微小遮光ブロックＤＢの組み合わせが規
則的または不規則であるにかかわらず、いずれも連続的
な透過率の変化の特性にしたがったものでなければなら
ない。
【００１６】以下、説明を簡潔にするために、まず透過
率制御の可能なフォトマスクにおける規則的なパターン
配列について述べる。図１において、フォトマスク４０
のパターンは、高密度から低密度へ変化するように、微
小光透過ブロックＴＢと微小遮光ブロックＤＢとを交互
に配列してある。フォトマスク４０において微小遮光ブ
ロックＤＢが占める面積に応じ、フォトマスク４０を第
１領域４１、第２領域４２、第３領域４３および第４領
域４４に分割する。第１領域４１では、微小遮光ブロッ
クＤＢが占める面積は、その他の領域におけるそれより
も大きい。第２領域４２では、微小遮光ブロックＤＢが
占める面積は、第１領域４１のそれよりも小さい。第３
領域４３では、微小遮光ブロックＤＢが占める面積は、
第２領域４２のそれよりも小さい。そして、第４領域４
４では、微小遮光ブロックＤＢが占める面積は、最も小
さい。このように、透過率は、第１〜４領域の順にした
がって、低から高へと段階的に変化して行く。各領域は
それぞれ異なる透過率を有しているため、同じ露光時間
で、基板上の各位置における露光量が連続的な変化を呈
するようになる。したがって、感光性のフォトレジスト
層は、同一の現象条件下にて、各位置ごとにそれぞれ異
なる溶解速度を有し、連続的に高さが変化する断面形状
に形成される。すなわち透過率とフォトマスクの全面積
に対する微小光透過領域（micro transparent area）と
の割合が正比例することになる。
【００１７】図２において、上の図の上昇曲線で表わさ
れる露光量で紫外線を各領域に照射すると、フォトレジ
スト層にその結果形成された露光深さは、下の図に示さ
れるほぼ線形な下降曲線となる。マスクパターンは、ポ
ジ型フォトレジストを用いて形成されているため、出現
する断面が下降曲線を呈する。また、ネガ型フォトレジ
ストを用いれば、図９に示されるような傾斜の断面に近
い上昇曲線が得られる。なお、実際の実行にあたって
は、ポジ型フォトレジストを使用するのが好ましい。
【００１８】本実施の形態は、４つの領域または所定の
透過率範囲に限定されるものではない。図３に示される
フォトマスク６０において、透過率が−１０の位置にお
ける０％から、１０の位置における１００％の範囲を、
たとえば６１〜６ｎの異なる透過率による複数の領域に
分ければ、所望の露光曲線を得ることができる。そし
て、図４の上の図に示されるように、たとえば１７０ｍ
Ｊのエネルギーで露光を行なってから、０．４％の水酸
化テトラメチルアンモニウム（Tetramethyl ammonium h
ydroxide = ＴＭＡＨ）を含有する現像液を用いて、ス
ピン方式またはパドル方式（puddling form）によって
現像を行なうと、図４の下の図で表わされる断面形状が
形成される。
【００１９】さらにその他の機能的な構造を前述のパタ
ーンに組み入れて傾斜面を形成させることにより、視野
角を広げ、露光プロセスの生産性を向上させることもで
きる。たとえば図５に示されるように、散乱効果を有す
る凸部８１、８２、８３を加え、図６の上の図に示され
る露光量曲線および図６の下の図に示されるフォトレジ
スト層の断面形状を形成する。こうすれば、１つの工程
の露光プロセスのみで、反射および散乱の範囲を所望の
状態に同時に調整し得るとともに、反射面における光効
率および視野角を高めることができる。凸部の数量およ
び配置に制限はなく、必要に応じて変更することができ
るが、各凸部間には必ずスペースを残しておかなければ
ならない。また、各位置における凸部のパターンと傾斜
面のパターンとの密度を一致させ、透過率が、高から低
へまたは低から高へと変化するように配置する。
【００２０】さらにフォトマスクパターンは、図１およ
び図３に示されるフォトマスクのように、規則的な配置
に限定されるものではなく、図７に示されるフォトマス
ク１００のパターンのように不規則な設計でもよい。不
規則な設計は、前述したパターン、すなわち円形、スト
ライプ、三角形またはその他各種のパターンを組み合わ
せたものとすることができる。しかし、いかなる不規則
なパターンの設計であっても、フォトマスクにおいて連
続的に変化する透過率の概念に適合するものでなくては
ならない。
【００２１】以上をまとめると、本発明は、まず図８に
示されるように、拡散反射板を作製するためのフォトマ
スクを準備し、フォトレジスト層を基板上に形成してか
ら（Ｓ１）、グレースケール露光プロセスにより、フォ
トレジスト層上にフォトマスクパターンを形成する。そ
して、フォトマスクパターンを透過率に依存して複数の
領域に分割し、各領域に微小光透過ブロックと微小遮光
ブロックを設けると、各領域の全面積に対する微小光透
過ブロックが占める面積の割合により、段階的な変化の
特性が現われる。この段階的な変化の特性は、各領域に
おける透過率曲線の変化によって表わされる。通常、こ
の透過率曲線の変化は、連続的な上昇または下降の変化
を呈している。したがって、フォトマスクの透過率曲線
を制御することにより、拡散反射板のフォトレジスト層
に、所望の傾斜面および凸部を形成することができる。
この望ましいフォトマスクパターンは、フォトレジスト
層に対する露光（Ｓ２）およびフォトレジスト層を現像
する（Ｓ３）の工程により得られる。
【００２２】現像プロセスを行なったのちは、フォトレ
ジスト層に対し、１００〜１５０℃で５〜３０分間行な
う中温ベークおよび２００℃以上で１時間以上行なう高
温ベークを含むベークのプロセスを行なって、フォトレ
ジスト層の密着性を向上させる。本実施の形態では、Ｓ
４に示されるように、このフォトレジスト層を高反射率
を有する金属層で被覆し、より多くの光を反射できるよ
うにしている。こうして、所望の拡散反射板が作製され
る。前記高反射率を有する金属としては、たとえば銀、
アルミニウムまたはその他の高反射率を有する任意の金
属を用いることができる。さらに作製された拡散反射板
を母板として複製用の型を形成すれば、この拡散反射板
と同一構造を有する薄膜を製造することもできる。つま
り、所望の構造を有する拡散反射板と同一構造の薄膜を
繰り返し複製して、石英またはガラスからなる基板上に
この薄膜を被覆させる。このような製法により、前述の
プロセスの重複を省くことができ、コストを削減するこ
とができる。
【００２３】以上、本発明を好適な実施の形態により説
明したが、これら実施の形態は、本発明を限定するため
のものではなく、当業者であれば、本発明の技術思想の
範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更および修正を加
えることができる。したがって、本発明の保護範囲は、
特許請求の範囲を基準としなければならない。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
グレースケール露光により透過率制御の可能なフォトマ
スクパターンを形成したため、フォトマスクを用いた１
つの工程の露光プロセスのみで、透過率を段階的に変化
させることができ、フォトレジスト層上に所望の傾斜面
を形成することができるる。したがって、プロセスが簡
単であり、コストを低減し得るとともに、視野角を拡大
させることができる。
【００２５】また、光散乱メカニズムを有する凸部をフ
ォトマスクパターンに加えれば、１つの工程の露光プロ
セスで、傾斜面を呈し、かつ凸部を有するといった所望
の構造のフォトレジスト層を得ることもできるため、露
光プロセスの生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における透過率制御の可能なフォトマス
クパターンの一例を示す説明図である。
【図２】図１における露光深さと露光量との関係図であ
る。
【図３】本発明における透過率制御の可能なフォトマス
クパターンの他の例を示す説明図である。
【図４】図３における露光深さと露光量との関係図であ
る。
【図５】本発明における透過率制御の可能なフォトマス
クパターンのさらに他の例を示す説明図である。
【図６】図５における露光深さと露光量との関係図であ
る。
【図７】本発明における透過率制御の可能なフォトマス
クパターンのさらなる他の例を示す説明図である。
【図８】本発明の拡散反射板の製法にかかわるフローチ
ャートである。
【図９】理想的な拡散反射板の断面形状を示す概略図で
ある。
【図１０】２つの工程の露光プロセスによって作製され
た典型的な拡散反射板を示す概略図である。
【図１１】図１０において用いられるフォトマスクパタ
ーンの図である。
【符号の説明】
４０、６０、８０、１００ フォトマスク ４１ 第１領域 ４２ 第２領域 ４３ 第３領域 ４４ 第４領域 ８１、８２、８３ 突起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０１ Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０１ Ｆターム(参考） 2H042 AA02 AA08 BA10 DA02 DA04 DA11 DA12 DC01 DC08 2H095 BB02 BC04 BC09 2H097 AA20 HA01 JA02 LA12 LA17 LA20

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 拡散反射板の製法であって、グレースケ
    ール露光により形成されたフォトマスクパターンを有す
    る透過性制御の可能なフォトマスクを準備し、前記フォ
    トマスクパターンが複数の微小光透過ブロックと複数の
    微小遮光ブロックとをそれぞれ有する複数の領域に垂直
    に分割されており、前記各領域の総面積に対する前記微
    小光透過ブロックの面積の割合を段階的に変化させた透
    過率曲線を形成し、この透過率曲線を制御することによ
    り、拡散反射板上のフォトレジスト層に所望の構造を形
    成する拡散反射板の製法。
  2. 【請求項２】 前記フォトマスクパターンが規則的に配
    列された単一のパターンからなる請求項１記載の拡散反
    射板の製法。
  3. 【請求項３】 前記フォトマスクパターンが規則的に配
    列された複数のパターンからなる請求項１記載の拡散反
    射板の製法。
  4. 【請求項４】 前記フォトマスクパターンが不規則に配
    列された複数のパターンからなる請求項１記載の拡散反
    射板の製法。
  5. 【請求項５】 前記透過率曲線が段階的に下降する変化
    を呈する請求項１記載の拡散反射板の製法。
  6. 【請求項６】 前記透過率曲線が段階的に上昇する変化
    を呈する請求項１記載の拡散反射板の製法。
  7. 【請求項７】 前記所望の構造が傾斜構造である請求項
    １記載の拡散反射板の製法。
  8. 【請求項８】 前記所望の構造が凸部を有する構造であ
    る請求項１記載の拡散反射板の製法。
  9. 【請求項９】 前記所望の構造が傾斜構造と凸部を有す
    る構造との組み合わせからなる請求項１記載の拡散反射
    板の製法。
  10. 【請求項１０】 拡散反射板の製法であって、基板上に
    フォトレジスト層を形成する工程と、複数の微小光透過
    ブロックと複数の微小遮光ブロックとをそれぞれ有する
    複数の領域に垂直に分割し、これら各領域の総面積に対
    する前記微小光透過ブロックの面積の割合を各領域ごと
    に段階的に変化させ、この段階的に変化する特性によっ
    て透過率曲線を制御することができる透過率制御の可能
    なフォトマスクパターンが形成されたフォトマスクを準
    備する工程と、当該透過率制御の可能なフォトマスクを
    介し、前記フォトレジスト層に対して露光および現像を
    行ない、前記フォトレジスト層上に所望の構造を形成す
    る工程と、所望の構造を備えた前記フォトレジスト層を
    ベークする工程と、該ベークの工程が終了した前記フォ
    トレジスト層に、高反射性を有する金属層を被覆するこ
    とにより拡散反射板を形成する工程とからなる拡散反射
    板の製法。
  11. 【請求項１１】 前記拡散反射板を母板として型を作製
    し、該型を用いて前記拡散反射板と同じ構造の薄膜を形
    成し、該薄膜をガラスおよび石英からなる群より選ばれ
    た基板上に載置して前記拡散反射板とする工程をさらに
    含んでなる請求項１０記載の拡散反射板の製法。
  12. 【請求項１２】 前記基板がガラスからなる請求項１０
    記載の拡散反射板の製法。
  13. 【請求項１３】 前記基板が石英からなる請求項１０記
    載の拡散反射板の製法。
  14. 【請求項１４】 前記基板がセラミックからなる請求項
    １０記載の拡散反射板の製法。
  15. 【請求項１５】 前記基板がプラスチックからなる請求
    項１０記載の拡散反射板の製法。
  16. 【請求項１６】 前記基板がシリコンウエハーからなる
    請求項１０記載の拡散反射板の製法。
  17. 【請求項１７】 前記フォトレジスト層がポジ型フォト
    レジスト層である請求項１０記載の拡散反射板の製法。
  18. 【請求項１８】 前記フォトレジスト層がネガ型フォト
    レジスト層である請求項１０記載の拡散反射板の製法。
  19. 【請求項１９】 前記フォトマスクパターンが規則的に
    配列された単一のパターンからなる請求項１０記載の拡
    散反射板の製法。
  20. 【請求項２０】 前記フォトマスクパターンが規則的に
    配列された複数のパターンからなる請求項１０記載の拡
    散反射板の製法。
  21. 【請求項２１】 前記フォトマスクパターンが不規則に
    配列された複数のパターンからなる請求項１０記載の拡
    散反射板の製法。
  22. 【請求項２２】 前記透過率曲線が段階的に下降する変
    化を呈する請求項１０記載の拡散反射板の製法。
  23. 【請求項２３】 前記透過率曲線が段階的に上昇する変
    化を呈する請求項１０記載の拡散反射板の製法。
  24. 【請求項２４】 前記所望の構造が傾斜構造である請求
    項１０記載の拡散反射板の製法。
  25. 【請求項２５】 前記所望の構造が凸部を有する構造で
    ある請求項１０記載の拡散反射板の製法。
  26. 【請求項２６】 前記所望の構造が傾斜構造と凸部を有
    する構造との組み合わせからなる構造である請求項１０
    記載の拡散反射板の製法。
  27. 【請求項２７】 前記露光および現像の工程における露
    光が、５０〜５００ｍＪのエネルギーの範囲内で行なわ
    れる請求項１０記載の拡散反射板の製法。
  28. 【請求項２８】 前記露光および現像の工程における現
    像が、０.３〜３.０％のテトラメチル水酸化アンモニウ
    ムを含有する現像液を、スピン方式によって前記フォト
    レジスト層にかけて行なわれる請求項１０記載の拡散反
    射板の製法。
  29. 【請求項２９】 前記露光および現像の工程における現
    像が、０.３〜３.０％のテトラメチル水酸化アンモニウ
    ムを含有する現像液を、パドル方式によって前記フォト
    レジスト層にかけて行なわれる請求項１０記載の拡散反
    射板の製法。
  30. 【請求項３０】 前記ベークの工程が、１００〜１５０
    ℃で５〜３０分間行なう中温ベークと、２００℃以上で
    １時間以上行なう高温ベークとを含んでなる請求項１０
    記載の拡散反射板の製法。
  31. 【請求項３１】 前記高反射性を有する金属層が、銀、
    アルミニウムおよび高反射性を備えるその他の金属から
    なる群より選ばれた金属からなる請求項１０記載の拡散
    反射板の製法。
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